KR101551088B1 - 배터리 승온 시스템 및 릴레이 고장 검출 장치 및 그 방법 - Google Patents

배터리 승온 시스템 및 릴레이 고장 검출 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리 승온 시스템 및 릴레이 고장 검출 방법에 관한 것으로서, 간단히 전압을 센싱하는 것만으로 메인 릴레이와 프리차지 릴레이, 히터 릴레이 등의 릴레이 융착 검출과 함께 각 히터의 단락이나 단선, 소손 등 배터리 승온 시스템의 고장을 검출할 수 있는 방법을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 히터 릴레이 또는 고전압 릴레이의 고장 검출을 위해 히터 릴레이와 고전압 릴레이들을 미리 정해진 프로세스에 따라 온/오프 제어한 후, 배터리 고장검출용 전압 센싱회로부를 통해 센싱되는 고장검출용 전압으로부터 상기 히터 릴레이 또는 고전압 릴레이의 융착 여부를 판단하도록 한 배터리 승온 시스템 및 릴레이 고장 검출 장치 및 방법이 개시된다.

Description

배터리 승온 시스템 및 릴레이 고장 검출 장치 및 그 방법{Apparatus and Method for detecting fault of battery heating system and relay}
본 발명은 배터리 승온 시스템 및 릴레이 고장 검출 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 간단히 전압을 센싱하여 메인 릴레이와 프리차지 릴레이, 히터 릴레이 등 각 릴레이의 융착 검출과 함께 각 히터의 단락이나 단선, 소손 등 배터리 승온 시스템의 고장을 검출할 수 있는 방법에 관한 것이다.
전기자동차, 하이브리드 자동차 및 연료전지 자동차는 모터를 차량 주행을 위한 구동원으로 사용하여 배기가스 저감 및 연비 향상을 도모할 수 있는 친환경 자동차로서, 친환경 자동차에서는 모터 작동을 위한 동력원인 고전압 배터리가 인버터를 통해 모터와 충방전 가능하게 연결된다.
친환경 자동차의 고전압 배터리는 고출력, 고용량의 전기에너지를 저장하고 출력하기 위하여 다수의 배터리 셀을 하나로 묶어 모듈화하고 복수의 배터리 모듈들을 직렬로 연결한 배터리 팩 구조로 이루어져 있다.
한편, 동절기에 배터리 모듈의 온도가 낮아진 경우 충방전이 가능한 전력이 작아져 배터리 시스템의 효율이 낮아지므로 배터리 온도를 가능한 한 적정 온도 이상으로 빠르게 승온시키는 것이 필요하다.
또한, 고전압 배터리는 저온에서 용량 특성 및 출력성능이 떨어지는 경향이 있고, 특히 전기자동차의 경우 고전압 배터리만을 주 동력원으로 사용하기 때문에 하이브리드 자동차보다 배터리 온도에 대해 더욱 민감하다.
따라서, 친환경 자동차에서는 사용자의 출발시간에 맞추어 용량 및 출력 상승을 위해 배터리 온도를 짧은 시간 내에 승온시키는 배터리 승온 시스템이 필요하고, 전기자동차의 급속충전 등을 위해서도 짧은 시간 내에 배터리 온도를 적정 온도로 승온시키기 위한 승온 시스템이 반드시 필요하다.
배터리 승온을 위한 종래 기술의 예로서, 대한민국 공개특허 제2011-0139424호에는 밸런싱 저항을 이용하여 배터리 모듈들의 온도를 승온시킬 수 있는 고전압 배터리 승온 제어 방법이 개시되어 있다.
또한, 대한민국 공개특허 제10-2014-0007080호에는 배터리 모듈의 측면에 열선을 가지는 히터부재를 부착하여 설치한 배터리 모듈의 승온 장치가 개시되어 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 배터리 승온 시스템을 나타낸 도면으로서, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.
도시된 바와 같이, 배터리 팩(10)을 구성하고 있는 각 배터리 모듈(11)에는 패드 형태의 승온용 저항 히터(예, PTC 면상 히터)(12)가 설치되는데, 배터리 모듈(11)의 저항 히터(12)들은 전체가 모두 직렬로 연결되어 히터 릴레이(25)를 통해 배터리 팩(10)에 연결된다.
따라서, 히터 릴레이(25)가 온/오프(On/Off) 제어됨에 의해 저항 히터(12) 전체가 일괄적으로 온/오프 제어된다.
예를 들면, 저항 히터(12)들이 배터리 팩(10)으로부터 전원을 공급받아 작동되므로, 히터 릴레이(21)가 배터리 관리 시스템(30)의 제어신호에 의해 온(On) 스위칭되면, 배터리 팩(10)의 전원이 배터리 모듈(11)의 저항 히터(12)들에 동시에 공급되면서, 전체 저항 히터(12)들이 함께 발열하여 전체 배터리 모듈(11)을 동시에 승온시키게 된다.
여기서, 배터리 관리 시스템(Battery Management System, 이하 'BMS'라 칭함)(30)은 배터리 팩(10)의 전압, 전류, 온도, 충전상태(State of Charge,SOC) 등 배터리 상태 정보를 수집하면서, 수집되는 배터리 상태 정보를 직접 충방전 제어 등에 이용하거나, 차량 제어 등에 이용될 수 있도록 차량 내/외부의 타 제어기에 제공한다.
파워 릴레이 어셈블리(Power Relay Assembly,PRA)(20)는 배터리 팩(10)에 연결되어 있는 (+), (-) 파워 라인(Power Line)을 선택적으로 개폐하는 복수의 고전압 릴레이들을 포함하며, 각 고전압 릴레이는 BMS(30)에 의해 온/오프 제어된다.
보다 상세하게는, 파워 릴레이 어셈블리(20)는 주 전원접점인 두 개의 고전압 메인 릴레이, 즉 (+) 파워 라인의 메인 릴레이((+) Main Relay)(21)와 (-) 파워 라인의 메인 릴레이((-) Main Relay)(22), 그리고 (+) 파워 라인의 메인 릴레이(21)를 우회하는 회로 상에 설치된 프리차지 릴레이(Precharge Relay)(23)와 프리차지 저항(Precharge Resistor)(24)을 포함한다.
한편, 상기한 차량의 고전압 릴레이(21,22,23,25)들은 융착(Welding)의 문제점을 가지고 있는바, 이들 릴레이의 융착을 체크하기 위한 알고리즘이 적용되고 있으며, 릴레이에 융착이 발생한 경우 IG 오프(IG Off) 상태(예, 주차상태)에서도 외부로 고전압이 노출되어 감전 등의 위험한 상황이 발생할 수 있다.
릴레이의 융착은 접점 사이에 발생하는 아크에 의해 두 접점이 서로 붙어 릴레이의 온/오프 제어가 안 되는 상태를 말하며, 접점 융착으로 인해 릴레이(21,22,23,25)들의 오프가 불가하면, DC 고전압이 외부로 노출되어 인체 감전 등의 위험한 상황이 발생할 수 있다.
따라서, (+) 파워 라인 및 (-) 파워 라인의 메인 릴레이(21,22), 프리차지 릴레이(23)는 물론이고 히터 릴레이(25) 등의 고전압 릴레이에 대하여 융착 여부를 체크하는 것이 필요하다.
종래 기술의 경우 융착 여부를 확인하기 위해 배터리 셀 단위 또는 배터리 모듈 단위의 전압을 센싱하는 별도의 센싱 회로를 이용하고 있으며, BMS(30)가 각 릴레이를 온/오프 제어한 상태에서 센싱되는 전압으로부터 메인 릴레이(21,22), 프리차지 릴레이(23) 등의 융착을 검출하고 있다.
또한, 메인 릴레이(21,22)의 온(On) 이후 센싱되는 배터리 모듈(11) 또는 저항 히터(12)의 온도로부터 히터 릴레이(25)의 융착 등 배터리 승온 시스템의 고장을 검출하고 있으며, 이를 위해 도 2에 나타낸 바와 같이 저항 히터의 온도를 검출하기 위한 온도센서를 이용하고 있다.
예를 들어, 메인 릴레이(21,22)의 온(On) 이후 히터 릴레이(25)의 오프(Off) 제어 상태에서 온도센서에 의해 센싱되는 저항 히터의 온도가 증가하면 히터 릴레이의 융착 상태인 것으로 판단한다.
이와 더불어, 개별 온도센서에 의해 측정되는 배터리 모듈(11) 또는 저항 히터(12)의 온도로부터 온도 상승 여부를 판단하여 저항 히터의 단선이나 단락과 같은 배터리 승온 시스템의 고장을 검출하고 있다.
예를 들어, 히터 릴레이(25)의 온(On) 이후 배터리 모듈(11)의 온도가 어느 정도 승온되고 난 상태에서 배터리 모듈(11) 간 온도 편차(또는 히터 간 온도 편차)가 크게 발생하는 경우 히터 단락으로 판단하고, 히터 릴레이(25)의 온 상태에서도 특정 배터리 모듈(11)의 온도(또는 히터 온도)가 상승하지 않을 경우 해당하는 저항 히터(12)의 단선(열선의 단선)으로 판단한다.
그러나, 상기한 종래 기술은 릴레이 융착 여부를 검출하기 위한 전압 센싱 회로와 별도로, 배터리 승온 시스템의 고장을 검출하기 위하여 각 배터리 모듈(11) 또는 저항 히터(12)마다 온도센서가 필요하다(도 2 참조).
더욱이, 히터의 단락 검출시와 같이 배터리 모듈의 온도가 어느 정도 상승한 상태에서 배터리 모듈 간의 온도 편차를 확인하거나, 히터의 단선 검출시와 같이 히터 릴레이의 온 후 온도 상승 여부를 확인하여 고장을 검출해야 하는 경우, 온도 편차나 온도 상승 여부를 확인하기까지 시간이 소요되는 문제점이 있다.
또한, 외부 공기 등의 환경이나 시스템 특성으로 인한 오진단의 가능성이 존재하는데, 예를 들어 팬(Fan)의 동작시 유로 등의 영향으로 인해서도 온도 편차가 발생할 수 있고, 배터리 사용으로 인해서도 온도 상승이 발생할 수 있는바, 환경 및 시스템 특성의 영향으로 인해 고장 부위에 대한 명확한 판단이 불가능하다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 개별 배터리 모듈이나 히터 또는 개별 배터리 셀에 대한 온도 센싱 방식 대신, 간단히 전압을 센싱하는 것만으로, 메인 릴레이와 프리차지 릴레이, 히터 릴레이 등 각 릴레이의 융착 검출과 함께, 각 히터의 단락이나 단선, 소손 등 배터리 승온 시스템의 고장을 검출할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양태에 따르면, 배터리 팩의 각 배터리 모듈들에 설치되어 배터리 모듈을 승온시키기 위한 히터와, 직렬로 연결된 상기 히터들에 전원을 선택적으로 인가하기 위한 히터 릴레이와, 배터리 팩에 연결된 (+) 파워 라인과 (-) 파워 라인의 고전압 릴레이들을 포함하는 시스템에서 상기 히터 릴레이와 고전압 릴레이들의 고장을 검출하기 위한 장치로서, 상기 히터 릴레이와 고전압 릴레이들의 고장 검출시 고장검출용 전압을 센싱하기 위한 고장검출용 전압 센싱회로부와; 상기 히터 릴레이와 고전압 릴레이들의 온/오프를 제어하도록 구비되고, 상기 고장검출용 전압 센싱회로부에 의해 센싱되는 고장검출용 전압으로부터 히터 릴레이와 고전압 릴레이들의 융착 여부를 판단하는 배터리 관리 시스템;을 포함하는 배터리 승온 시스템 및 릴레이 고장 검출 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 양태에 따르면, 배터리 팩의 각 배터리 모듈들에 설치되어 배터리 모듈을 승온시키기 위한 히터와, 직렬로 연결된 상기 히터들에 전원을 선택적으로 인가하기 위한 히터 릴레이와, 배터리 팩에 연결된 (+) 파워 라인과 (-) 파워 라인의 고전압 릴레이들을 포함하는 시스템에서 상기 히터 릴레이와 고전압 릴레이들의 고장을 검출하기 위한 방법으로서, 상기 히터 릴레이 또는 고전압 릴레이의 고장 검출을 위해 히터 릴레이와 고전압 릴레이들을 미리 정해진 프로세스에 따라 온/오프 제어한 후, 배터리 고장검출용 전압 센싱회로부를 통해 센싱되는 고장검출용 전압으로부터 상기 히터 릴레이 또는 고전압 릴레이의 융착 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 승온 시스템 및 릴레이 고장 검출 방법을 제공한다.
이에 따라, 본 발명의 배터리 승온 시스템 및 릴레이 고장 검출 방법에 의하면, 개별 배터리 모듈이나 히터 또는 개별 배터리 셀에 대한 온도 센싱 방식 대신, 간단히 전압을 센싱하는 것만으로, 메인 릴레이와 프리차지 릴레이, 히터 릴레이 등 각 릴레이의 융착 검출과 함께, 배터리 승온 시스템의 고장 여부 및 종류(히터의 단락, 단선, 소손), 위치(전압 센싱점을 기준으로 전단과 후단 위치 판별) 등을 판단할 수 있게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 배터리 승온 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 종래 기술에서 배터리 팩에 온도센서가 설치된 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 배터리 팩 및 고전압 릴레이, 그리고 배터리 승온 시스템과 더불어 본 발명에 따른 고장 검출을 위한 회로 구성을 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 4는 본 발명에 따른 고장 검출 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명에서 릴레이 융착 검출을 위한 각 릴레이의 온/오프 시퀀스를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에서 각 릴레이의 융착이 이루어진 상태일 때 전압을 확인하여 융착 여부를 검출할 수 있음을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에서 배터리 승온 시스템의 고장 종류에 따라 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 간단히 전압을 센싱하는 것만으로, 메인 릴레이와 프리차지 릴레이, 히터 릴레이 등 각 릴레이의 융착 검출과 함께, 각 히터의 단락이나 단선, 소손 등 배터리 승온 시스템의 고장을 검출할 수 있는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
여기서, 히터는 배터리 승온 시스템을 구성하는 히터로서, 배터리 팩을 구성하는 각 배터리 모듈에 설치되어 해당 배터리 모듈을 승온시키는 저항 히터(예를 들면, PTC 면상 히터)를 말한다.
배터리 승온 시스템에서 상기 저항 히터들은 전체가 모두 직렬로 연결되어 히터 릴레이를 통해 전원인 배터리 팩에 연결되며, 따라서 히터 릴레이가 온/오프(On/Off) 제어됨에 의해 저항 히터 전체가 일괄적으로 동시 온(On) 되거나 동시 오프(Off) 될 수 있다(도 3 참조).
도 3은 배터리 팩 및 고전압 릴레이, 그리고 배터리 승온 시스템과 더불어 본 발명에 따른 고장 검출을 위한 회로 구성을 개략적으로 도시한 회로도이고, 도 4는 본 발명에 따른 고장 검출 방법을 나타내는 순서도이다.
또한, 도 5는 본 발명에서 릴레이 융착 검출을 위한 각 릴레이의 온/오프 시퀀스를 나타내는 도면이다.
또한, 도 6은 본 발명에서 각 릴레이의 융착이 이루어진 상태일 때 전압을 확인하여 융착 여부를 검출할 수 있음을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명에서 배터리 승온 시스템의 고장 종류에 따라 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 3을 참조하면, 복수 개의 배터리 모듈(11)로 구성된 배터리 팩(10), 배터리 팩(10)에 연결된 (+) 파워 라인과 (-) 파워 라인의 고전압 릴레이(21,22,23)들을 포함하여 구성되는 파워 릴레이 어셈블리(PRA), 히터 전원을 개폐하기 위한 히터 릴레이(25), 각 배터리 모듈(11)에 설치된 승온용 히터(12), 배터리 모듈 단위 또는 배터리 셀 단위의 전압을 센싱하는 배터리 전압 센싱회로부(31), 배터리 승온 시스템 및 릴레이 고장을 검출하기 위한 고장검출용 전압 센싱회로부(32), 그리고 히터 릴레이(25)와 고전압 릴레이(21,22,23)들의 온/오프를 제어하도록 구비되고 고장검출용 전압 센싱회로부(32)에 의해 센싱되는 전압으로부터 히터 릴레이(25)와 고전압 릴레이(21,22,23)들의 융착 여부를 판단하는 BMS(30)가 도시되어 있다.
여기서, 파워 릴레이 어셈블리는 (+) 파워 라인과 (-) 파워 라인에 각각 연결되어 있는 (+) 메인 릴레이(21)와 (-) 메인 릴레이(22), 그리고 (+) 메인 릴레이(21)를 우회하는 회로 상에 설치된 프리차지 릴레이(23)와 프리차지 저항(24)을 포함한다.
상기 배터리 전압 센싱회로부(31)는 각 배터리 모듈(11)의 전압 또는 각 배터리 셀의 전압을 측정하도록 구비되며, 도 3의 회로 구성에서는 배터리 셀 단위의 전압을 측정하는 배터리 전압 센싱회로부(31)의 예를 나타내고 있다.
상기 고장검출용 전압 센싱회로부(32)는 직렬 연결된 이웃한 두 히터(12) 사이를 연결하는 연결회로 중 어느 한 위치(13)에서 회로를 분기하여 그 분기된 분기회로(14)를 통해 고장 검출을 위한 전압을 센싱하도록 구성된다.
바람직하게는, 각 배터리 모듈(11)에 설치되어 그 전체가 직렬로 연결된 복수 개의 히터(12)를 포함하는 승온 시스템에서, 전단과 후단에 동수의 히터(12)를 가지는 연결회로의 위치(13)에 연결된 분기회로(14)를 통해 고장검출용 전압을 센싱한다.
상기 고장검출용 전압 센싱회로부(32)는, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 분기회로(14) 상에서 접지단과의 사이에 직렬로 연결되는 제1저항(33)과 제2저항(34), 그리고 접지된 상기 제2저항(34)의 양단에 연결되는 제너 다이오드(35)를 포함한다.
이때, 고장 검출을 위한 전압(고장검출용 전압)으로서 상기 제2저항(34)의 양단에 걸리는 전압이 센싱될 수 있도록 구성된다.
도 3의 실시예를 참조하면, 접지 연결이 필요한 고장검출용 전압 센싱회로부(32)가, 타 배터리 전압 센싱회로부(31)와의 공통 접지단(GND)을 가지는 가장 후단의 배터리 전압 센싱회로부(31)에 포함되는 것으로 예시되어 있다.
이러한 구성에서 BMS(30)의 마이컴(36)은 고장검출용 전압 센싱회로부(32)를 거쳐 상기 가장 후단의 배터리 전압 센싱회로부(31)를 통해 전달되는 신호로부터 배터리 승온 시스템 및 릴레이의 고장 여부, 그리고 고장 종류를 인지하게 된다.
이하, 고장 검출 방법에 대해 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 프리차지 릴레이(23)와 (+) 메인 릴레이(21)의 융착 검출은, 프리차지 릴레이(23)와 (+) 메인 릴레이(21)가 오프(Off) 제어된 상태에서, 예를 들어 시동 온 프로세스 중 프리차지 릴레이(23)와 (+) 메인 릴레이(21)가 오프 제어된 상태에서 BMS(30)가 (-) 메인 릴레이(22)와 히터 릴레이(25)를 온(On) 시킨 후 고장검출용 전압 센싱회로부(32)를 통해 고장검출용 전압을 센싱하여 이루어진다(도 6의 (a) 및 (b) 참조).
더불어, (-) 메인 릴레이(22)의 융착 검출은 프리차지 릴레이(23)와 (-) 메인 릴레이(22)를 오프 제어한 상태에서 (+) 메인 릴레이(21)와 히터 릴레이(25)를 온(On) 시킨 후 고장검출용 전압 센싱회로부(32)를 통해 고장검출용 전압을 센싱하여 이루어진다(도 6의 (c) 참조).
예를 들면, 시동 오프시 프리차지 릴레이(23)의 오프 상태에서 (-) 메인 릴레이(22)만 오프 제어하고, (+) 메인 릴레이(21)는 온 상태가 유지되도록 하면서 히터 릴레이(25)를 온 시켜 고장검출용 전압 센싱회로부(32)를 통해 고장검출용 전압을 센싱한다.
물론, 그 이전에 배터리 승온 조건에 해당하여 히터 릴레이(25)가 이미 온 되어 있는 상태라면, (-) 메인 릴레이(22)의 융착 검출을 위해 시동 오프시 히터 릴레이(25)의 온 상태를 유지시켜 전압을 센싱한다.
또한, 히터 릴레이(25)의 융착 검출은 (+) 메인 릴레이(21)와 (-) 메인 릴레이(22)가 모두 온(On) 되어 있는 상태(이때, 프리차지 릴레이(23)는 오프 상태), 및 히터 릴레이(25)의 오프 제어 상태에서 전압을 센싱하여 이루어진다(도 7의 (a) 참조).
도 4와 도 5를 참조하여 설명하면, 시동 온(IG On) 프로세스에서, 시동 온 후 (-) 메인 릴레이(22)를 온(On) 시키고(S11), 이어 히터 릴레이(25)를 온 시킨다(S12).
이어 고장검출용 전압 센싱회로부(32)를 통해 전압을 센싱하는데, 이때 센싱된 전압값이 0 V이면 프리차지 릴레이(23)와 (+) 메인 릴레이(21)가 모두 정상이고, 그렇지 않으면 프리차지 릴레이(23)와 (+) 메인 릴레이(21) 중 어느 하나가 융착 상태인 것으로 판단한다(S13,S14).
이때, 고장검출용 전압 센싱회로부(32)를 통해 센싱되는 센싱값이 하기 식 1과 같으면 프리차지 릴레이(23)의 융착으로, 하기 식 2와 같으면 (+) 메인 릴레이(21)의 융착으로 판단할 수 있다.
식 1:
센싱값 = (배터리 팩 전압 또는 ∑배터리 셀 전압)×((1/2×∑히터 저항)/(∑히터 저항 + 프리차지 저항))×고장검출용 전압 센싱회로부의 분압비
식 2:
센싱값 = (배터리 팩 전압 또는 ∑배터리 셀 전압)×((1/2×∑히터 저항)/∑히터 저항)×고장검출용 전압 센싱회로부의 분압비
상기 식 1, 식 2에서 배터리 팩 전압은 배터리 전압 센싱회로부(31)의 센싱값으로부터 구해질 수 있는 전압이다.
또한, 상기 식 1, 2에서 '∑배터리 셀 전압'은 배터리 전압 센싱회로부(31)에 의해 센싱되는 전체 배터리 셀의 전압의 합을 의미하고, '∑히터 저항'은 전체 히터(12)의 저항값의 합을 의미하며, '프리차지 저항'은 프리차지 저항(24)의 저항값을 의미한다.
또한 '분압비'는 고장검출용 전압 센싱회로부(32)의 제1저항(33)과 제2저항(34)에 의한 전압 분배비, 즉 R2/(R1+R2)를 의미하며, 여기서 R1, R2는 각각 제1저항(33)과 제2저항(34)의 저항값이다.
도 6에서 (a)는 프리차지 릴레이(23)가 융착된 상태를, (b)는 (+) 메인 릴레이(21)가 융착된 상태를 나타낸다.
또한, 프리차지 릴레이(23) 및 (+) 메인 릴레이(21)의 융착이 검출되는 시점은 도 5에서 ⓐ로 나타내었다.
다음으로, 상기와 같이 프리차지 릴레이(23)와 (+) 메인 릴레이(21)의 융착 여부를 확인하고 나면, 이후의 통상적인 시동 온(IG On) 프로세스를 진행하는데, (-) 메인 릴레이(22)가 이미 온(On) 된 상태에서 프리차지 릴레이(23)를 온 시킨다(S15).
다만, 히터 릴레이(25)를 이전에 온(On) 시킨 상태이므로 히터 릴레이(25)는 오프(Off) 시키고(S16), 이어서 (-) 메인 릴레이(22)는 이미 온 상태이므로 (+) 메인 릴레이(21)를 추가로 온 시킨 후(S17), 프리차지 릴레이(23)를 오프 시킨다(S18).
이후, (+) 메인 릴레이(21)와 (-) 메인 릴레이(22)의 온 상태 및 히터 릴레이(25)의 오프 제어 상태에서 고장검출용 전압 센싱회로부(32)를 통해 센싱되는 전압으로부터 히터 릴레이(25)의 융착 여부가 판단될 수 있다(S19).
이때, 고장검출용 전압 센싱회로부(32)에서 전압 센싱값이 0 V이면 히터 릴레이(25)는 정상이고, 전압 센싱값이 0 V가 아니면 히터 릴레이(25)의 융착인 것으로 판단한다(S20).
도 7에서 (a)는 히터 릴레이(25)가 융착된 상태를 나타낸다.
이어서 히터(12)의 단선이나 단락, 소손(해당 히터의 저항값이 변경됨)에 대해서는 (+) 메인 릴레이(21)와 (-) 메인 릴레이(22)가 온(On) 된 상태, 및 히터 릴레이(25)를 온(On) 시킨 상태에서 고장검출용 전압 센싱회로부(32)를 통해 센싱되는 전압값으로부터 판단될 수 있다.
예를 들어, 시동 온 프로세스 후, 미리 설정된 기준온도 미만의 배터리 승온 조건에서, 히터 릴레이를 온(On) 시키고(S21,S22), 고장검출용 전압 센싱회로부(32)를 통해 센싱되는 전압값이 '1/2×배터리 팩 전압×고장검출용 전압 센싱회로부의 분압비'이면 배터리 승온 시스템은 정상이며, 그렇지 않을 경우 배터리 승온 시스템의 고장으로 판단한다(S24).
좀더 상세히 설명하면, 전압 센싱값이 하기 식 3의 조건일 경우, 도 7의 (b)와 같이 전압 센싱점(전압 센싱을 위한 분기회로의 분기점)(13)의 전단에 위치한 히터(12)의 단락 또는 전압 센싱점(13)의 후단에 위치한 히터의 소손(저항 증가)으로 판단한다.
또한, 전압 센싱값이 하기 식 4의 조건일 경우, 도 7의 (c)와 같이 전압 센싱점(13)의 후단에 위치한 히터(12)의 단락 또는 전압 센싱점의 전단에 위치한 히터의 소손(저항 증가)으로 판단한다.
또한, 전압 센싱값이 하기 식 5의 조건일 경우, 도 7의 (d)와 같이 전압 센싱점(13)의 후단에 위치한 히터(12)의 단선으로 판단한다.
또한, 전압 센싱값이 하기 식 6의 조건일 경우, 도 7의 (e)와 같이 전압 센싱점(13)의 전단에 위치한 히터(12)의 단선으로 판단한다.
식 3:
센싱값 > 1/2×배터리 팩 전압×고장검출용 전압 센싱회로부의 분압비
식 4:
센싱값 < 1/2×배터리 팩 전압×고장검출용 전압 센싱회로부의 분압비
식 5:
센싱값 = 제너 전압
식 6:
센싱값 = 0
여기서, '제너 전압'은 고장검출용 전압 센싱회로부(32)에서 제너 다이오드(35)의 제너 전압(항복 전압)(예, 5V)을 의미한다.
이와 같이 전압센싱회로부(32)를 통해 센싱되는 전압값으로부터 배터리 승온 시스템의 고장 여부 및 고장 종류를 판단할 수 있으며, 더불어 전압 센싱점(13)을 기준으로 하여 히터(12)의 단락이나 단선, 소손이 발생한 위치를 추정할 수 있다.
이어 (-) 메인 릴레이(22)의 융착은 (+) 메인 릴레이(21)의 온(On) 상태에서 (-) 메인 릴레이(22)를 오프(Off) 제어하고 히터 릴레이를 온(On) 시킨 후 고장검출용 전압 센싱회로부를 통해 센싱되는 전압값으로부터 검출할 수 있다.
예를 들어, 시동 오프(IG Off) 프로세스에서 (-) 메인 릴레이(22)를 오프 제어한 후 히터 릴레이(25)를 온 시켜 (-) 메인 릴레이(22)의 융착을 검출할 수 있는바(S25,S26,S27), 이때 고장검출용 전압 센싱회로부의 센싱값이 0 V이면 (-) 메인 릴레이의 정상, 그렇지 않으면 (-) 메인 릴레이(22)의 융착으로 판단할 수 있다(S28,S29).
이때, 고장검출용 전압 센싱회로부(32)의 센싱값은 상기 (식 2)의 전압값을 나타내며, (-) 메인 릴레이(22)의 융착 상태는 도 6의 (c)에 나타낸 바와 같다.
이러한 (-) 메인 릴레이(22)의 융착이 검출되는 시점은 도 5에서 ⓑ로 나타내었다.
상기와 같이 (-) 메인 릴레이(22)의 융착 검출 과정까지 마치고 나면, 도 4에 나타낸 바와 같이 (+) 메인 릴레이(21)와 히터 릴레이(25)를 차례로 오프 시키게 된다(S30,S31).
이와 같이 하여, 본 발명에 따른 고장 검출 방법에 따르면, 개별 배터리 모듈이나 히터 또는 개별 배터리 셀에 대한 온도 센싱 방식 대신, 간단히 전압을 센싱하는 것만으로, 메인 릴레이와 프리차지 릴레이, 히터 릴레이 등 각 릴레이의 융착 검출과 함께, 승온 시스템의 고장 여부 및 종류(히터의 단락, 단선, 소손), 위치(전압 센싱점을 기준으로 전단과 후단 위치 판별) 등을 판단할 수 있게 된다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였는바, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
10 : 배터리 팩
11 : 배터리 모듈
12 : 저항 히터
13 : 분기 위치(전압 센싱점, 분기점)
14 : 분기회로
20 : 파워 릴레이 어셈블리(PRA)
21, 22 : 메인 릴레이
23 : 프리차지 릴레이
24 : 프리차지 저항
25 : 히터 릴레이
30 : 배터리 관리 시스템(BMS)
31 : 배터리 전압 센싱회로부
32 : 고장검출용 전압 센싱회로부
33 : 제1저항
34 : 제2저항
35 : 제너 다이오드

Claims (20)

  1. 배터리 팩의 각 배터리 모듈들에 설치되어 배터리 모듈을 승온시키기 위한 히터와, 직렬로 연결된 상기 히터들에 전원을 선택적으로 인가하기 위한 히터 릴레이와, 배터리 팩에 연결된 (+) 파워 라인과 (-) 파워 라인의 고전압 릴레이들을 포함하는 시스템에서 상기 히터 릴레이와 고전압 릴레이들의 고장을 검출하기 위한 장치로서,
    상기 히터 릴레이와 고전압 릴레이들의 고장 검출시 고장검출용 전압을 센싱하기 위한 것으로서, 직렬 연결된 이웃한 두 히터 사이를 연결하는 연결회로로부터 분기된 분기회로를 통하여 고장검출용 전압을 센싱하도록 연결되는 고장검출용 전압 센싱회로부;
    상기 히터 릴레이와 고전압 릴레이들의 온/오프를 제어하도록 구비되고, 상기 고장검출용 전압 센싱회로부에 의해 센싱되는 고장검출용 전압으로부터 히터 릴레이와 고전압 릴레이들의 융착 여부를 판단하는 배터리 관리 시스템;
    을 포함하는 배터리 승온 시스템 및 릴레이 고장 검출 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    각 배터리 모듈에 설치되어 전체가 직렬로 연결된 상기 히터들을 포함하는 승온 시스템에서, 전단과 후단에 동수의 히터를 가지는 연결회로로부터 분기된 분기회로에 상기 고장검출용 전압 센싱회로부가 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 승온 시스템 및 릴레이 고장 검출 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 고장검출용 전압 센싱회로부는 분기회로 상에서 접지단과의 사이에 직렬로 연결되는 제1저항과 제2저항, 접지된 상기 제2저항의 양단에 연결되는 제너 다이오드를 포함하여 구성되고, 상기 고장검출용 전압으로서 제2저항의 양단 전압이 센싱될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 배터리 승온 시스템 및 릴레이 고장 검출 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은,
    상기 고전압 릴레이들 중 프리차지 릴레이와 (+) 메인 릴레이가 오프 제어된 상태에서 (-) 메인 릴레이와 상기 히터 릴레이를 온 시킨 후, 상기 고장검출용 전압 센싱회로부를 통해 센싱되는 고장검출용 전압으로부터 프리차지 릴레이와 (+) 메인 릴레이의 융착 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 승온 시스템 및 릴레이 고장 검출 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은,
    상기 고전압 릴레이들 중 (+) 메인 릴레이와 상기 히터 릴레이의 온 상태, 및 프리차지 릴레이의 오프 상태에서, (-) 메인 릴레이를 오프 제어한 후, 상기 고장검출용 전압 센싱회로부를 통해 센싱되는 고장검출용 전압으로부터 (-) 메인 릴레이의 융착 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 승온 시스템 및 릴레이 고장 검출 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은,
    상기 고전압 릴레이들 중 (+) 메인 릴레이와 (-) 메인 릴레이의 온 상태, 및 프리차지 릴레이의 오프 상태에서, 히터 릴레이를 오프 제어한 후, 상기 고장검출용 전압 센싱회로부를 통해 센싱되는 고장검출용 전압으로부터 히터 릴레이의 융착 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 승온 시스템 및 릴레이 고장 검출 장치.
  8. 배터리 팩의 각 배터리 모듈들에 설치되어 배터리 모듈을 승온시키기 위한 히터와, 직렬로 연결된 상기 히터들에 전원을 선택적으로 인가하기 위한 히터 릴레이와, 배터리 팩에 연결된 (+) 파워 라인과 (-) 파워 라인의 고전압 릴레이들을 포함하는 시스템에서 상기 히터 릴레이와 고전압 릴레이들의 고장을 검출하기 위한 방법으로서,
    상기 히터 릴레이 또는 고전압 릴레이의 고장 검출을 위해 히터 릴레이와 고전압 릴레이들을 미리 정해진 프로세스에 따라 온/오프 제어한 후, 직렬 연결된 이웃한 두 히터 사이를 연결하는 연결회로로부터 분기된 분기회로를 통하여 고장검출용 전압을 센싱하도록 연결되는 배터리 고장검출용 전압 센싱회로부를 이용하여 센싱되는 고장검출용 전압으로부터 상기 히터 릴레이 또는 고전압 릴레이의 융착 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 승온 시스템 및 릴레이 고장 검출 방법.
  9. 삭제
  10. 청구항 8에 있어서,
    각 배터리 모듈에 설치되어 전체가 직렬로 연결된 상기 히터들을 포함하는 승온 시스템에서, 전단과 후단에 동수의 히터를 가지는 연결회로로부터 분기된 분기회로에 상기 고장검출용 전압 센싱회로부가 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 승온 시스템 및 릴레이 고장 검출 방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 고장검출용 전압 센싱회로부는 분기회로 상에서 접지단과의 사이에 직렬로 연결되는 제1저항과 제2저항, 접지된 상기 제2저항의 양단에 연결되는 제너 다이오드를 포함하여 구성되고, 상기 고장검출용 전압으로서 제2저항의 양단 전압이 센싱될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 배터리 승온 시스템 및 릴레이 고장 검출 방법.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 고전압 릴레이들 중 프리차지 릴레이와 (+) 메인 릴레이가 오프 제어된 상태에서 (-) 메인 릴레이와 상기 히터 릴레이를 온 시킨 후, 상기 고장검출용 전압 센싱회로부를 통해 센싱되는 고장검출용 전압으로부터 프리차지 릴레이와 (+) 메인 릴레이의 융착 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 승온 시스템 및 릴레이 고장 검출 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 고장검출용 전압 센싱회로부를 통해 센싱되는 고장검출용 전압이 0 V이면 프리차지 릴레이와 (+) 메인 릴레이가 모두 정상이고, 0 V가 아니면 프리차지 릴레이와 (+) 메인 릴레이 중 어느 하나가 융착 상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 승온 시스템 및 릴레이 고장 검출 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 고장검출용 전압 센싱회로부를 통해 센싱되는 고장검출용 전압이 하기 식 1과 같으면 프리차지 릴레이의 융착으로, 하기 식 2와 같으면 (+) 메인 릴레이의 융착으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 승온 시스템 및 릴레이 고장 검출 방법.
    식 1:
    고장검출용 전압 = (배터리 팩 전압 또는 ∑배터리 셀 전압)×((1/2×∑히터 저항)/(∑히터 저항 + 프리차지 저항))×고장검출용 전압 센싱회로부의 분압비
    식 2:
    고장검출용 전압 = (배터리 팩 전압 또는 ∑배터리 셀 전압)×((1/2×∑히터 저항)/∑히터 저항)×고장검출용 전압 센싱회로부의 분압비
    (여기서, 배터리 팩 전압 또는 ∑배터리 셀 전압은 전압을 센싱하는 배터리 전압 센싱회로부의 센싱값으로부터 구해지고, ∑히터 저항은 전체 히터의 저항값의 합, 프리차지 저항은 파워 릴레이 어셈블리의 프리차지 저항의 저항값, 분압비는 제1저항과 제2저항에 의한 전압 분배비이며, 고장검출용 전압 센싱회로부는 직렬 연결된 이웃한 두 히터 사이를 연결하는 연결회로로부터 분기된 분기회로를 통하여 고장검출용 전압을 센싱하되, 전단과 후단에 동수의 히터를 가지는 연결회로로부터 분기된 분기회로에 연결됨)
  15. 청구항 8에 있어서,
    상기 고전압 릴레이들 중 (+) 메인 릴레이와 상기 히터 릴레이의 온 상태, 및 프리차지 릴레이의 오프 상태에서, (-) 메인 릴레이를 오프 제어한 후, 상기 고장검출용 전압 센싱회로부를 통해 센싱되는 고장검출용 전압으로부터 (-) 메인 릴레이의 융착 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 승온 시스템 및 릴레이 고장 검출 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 고장검출용 전압 센싱회로부를 통해 센싱되는 고장검출용 전압이 0 V이면 (-) 메인 릴레이가 정상이고, 0 V가 아니면 (-) 메인 릴레이가 융착 상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 승온 시스템 및 릴레이 고장 검출 방법.
  17. 청구항 8에 있어서,
    상기 고전압 릴레이들 중 (+) 메인 릴레이와 (-) 메인 릴레이의 온 상태, 및 프리차지 릴레이의 오프 상태에서, 히터 릴레이를 오프 제어한 후, 상기 고장검출용 전압 센싱회로부를 통해 센싱되는 고장검출용 전압으로부터 히터 릴레이의 융착 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 승온 시스템 및 릴레이 고장 검출 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 고장검출용 전압 센싱회로부를 통해 센싱되는 고장검출용 전압이 0 V이면 히터 릴레이가 정상이고, 0 V가 아니면 히터 릴레이가 융착 상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 승온 시스템 및 릴레이 고장 검출 방법.
  19. 청구항 11에 있어서,
    (+) 메인 릴레이와 (-) 메인 릴레이가 온(On) 된 상태, 및 히터 릴레이를 온(On) 시킨 상태에서, 상기 고장검출용 전압 센싱회로부를 통해 센싱되는 고장검출용 전압이 '1/2×배터리 팩 전압×고장검출용 전압 센싱회로부의 분압비'이면 히터가 정상이고, 그렇지 않을 경우 히터의 고장으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 승온 시스템 및 릴레이 고장 검출 방법.
    (여기서, 배터리 팩 전압은 전압을 센싱하는 배터리 전압 센싱회로부의 센싱값으로부터 구해지고, 분압비는 제1저항과 제2저항에 의한 전압 분배비이며, 고장검출용 전압 센싱회로부는 직렬 연결된 이웃한 두 히터 사이를 연결하는 연결회로로부터 분기된 분기회로를 통하여 고장검출용 전압을 센싱하되, 전단과 후단에 동수의 히터를 가지는 연결회로로부터 분기된 분기회로에 연결됨)
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 고장검출용 전압 센싱회로부를 통해 센싱되는 고장검출용 전압이 하기 식 3의 조건일 경우 분기회로가 분기된 분기점의 전단에 위치한 히터의 단락 또는 상기 분기점의 후단에 위치한 히터의 소손으로 판단하고,
    하기 식 4의 조건일 경우 상기 분기점의 후단에 위치한 히터의 단락 또는 상기 분기점의 전단에 위치한 히터의 소손으로 판단하며,
    하기 식 5의 조건일 경우 상기 분기점의 후단에 위치한 히터의 단선으로 판단하고,
    하기 식 6의 조건일 경우 상기 분기점의 전단에 위치한 히터의 단선으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 승온 시스템 및 릴레이 고장 검출 방법.
    식 3:
    고장검출용 전압 > 1/2×배터리 팩 전압×고장검출용 전압 센싱회로부의 분압비
    식 4:
    고장검출용 전압 < 1/2×배터리 팩 전압×고장검출용 전압 센싱회로부의 분압비
    식 5:
    고장검출용 전압 = 제너 전압
    식 6:
    고장검출용 전압 = 0
    (여기서, 제너 전압은 고장검출용 전압 센싱회로부에서 제너 다이오드의 제너 전압임)
KR1020140055266A 2014-05-09 2014-05-09 배터리 승온 시스템 및 릴레이 고장 검출 장치 및 그 방법 KR101551088B1 (ko)

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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105226757A (zh) * 2015-10-27 2016-01-06 北京新能源汽车股份有限公司 电池加热系统的故障诊断装置和方法
KR20200025762A (ko) * 2018-08-31 2020-03-10 에스케이이노베이션 주식회사 릴레이의 고장 진단 방법
KR20200039164A (ko) 2018-10-05 2020-04-16 한국단자공업 주식회사 고전압용 전자식 승온 릴레이 시스템
KR20200045836A (ko) * 2018-10-23 2020-05-06 현대자동차주식회사 파워 릴레이 어셈블리의 상태 판단 시스템
WO2021071184A1 (ko) * 2019-10-10 2021-04-15 주식회사 엘지화학 히팅 패드 제어 장치
KR102311062B1 (ko) 2020-12-24 2021-10-08 주식회사 삼우에스비 지능형 전력계량 인프라 시스템의 백업 전원 공급 장치
US11513139B2 (en) 2019-01-11 2022-11-29 Lg Energy Solution, Ltd. Battery pack diagnosis apparatus
US11815556B2 (en) 2019-11-13 2023-11-14 Lg Energy Solution, Ltd. Apparatus and method for diagnosing failure of switch unit included in multi battery pack
US11923575B2 (en) 2020-12-07 2024-03-05 Hyundai Motor Company Fault diagnostic apparatus for a fuel cell electric vehicle and a method therefor

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6383536B2 (ja) * 2013-12-09 2018-08-29 カルソニックカンセイ株式会社 車両空調用安全装置、及びその制御方法
CN105514526B (zh) * 2015-12-02 2019-02-26 北京新能源汽车股份有限公司 电池模组的加热控制系统和方法
CN105633506B (zh) * 2016-03-04 2018-08-17 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池加热系统
JP6787705B2 (ja) * 2016-06-30 2020-11-18 株式会社デンソーテン 異常検出装置、および組電池システム
KR101936465B1 (ko) * 2016-09-21 2019-01-08 현대자동차주식회사 배터리 충전 시스템 및 방법
CN106772013B (zh) * 2016-12-29 2019-08-06 北京经纬恒润科技有限公司 一种继电器故障检测方法及系统
CN106855612B (zh) * 2017-02-21 2019-09-24 山东大学 计及非线性容量特性的分数阶KiBaM电池模型及参数辨识方法
KR102170392B1 (ko) * 2017-06-13 2020-10-27 주식회사 엘지화학 소리 센서를 통한 컨텍터 진단 시스템 및 방법
CN107799849B (zh) * 2017-09-26 2019-12-13 银隆新能源股份有限公司 电池包加热系统和电动车
KR102256099B1 (ko) * 2017-11-29 2021-05-25 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 팩
KR102529912B1 (ko) * 2017-12-13 2023-05-08 현대자동차주식회사 배터리 시스템의 수분 유입 감지 장치 및 방법, 그리고 차량 시스템
CN109932630B (zh) * 2017-12-15 2021-08-03 朋程科技股份有限公司 过温度检测电路及其测试方法
CN108448190B (zh) * 2018-03-30 2021-07-06 重庆长安汽车股份有限公司 一种电池加热组件检测方法
JP6427819B1 (ja) * 2018-06-04 2018-11-28 株式会社日本ビデオシステム バッテリー充電器、バッテリーシステム
CN108761324B (zh) * 2018-06-15 2021-03-26 爱驰汽车有限公司 电池包的高压继电器功能响应性故障的诊断方法及装置
US10249912B1 (en) * 2018-07-18 2019-04-02 Lg Chem, Ltd. Electrical control system
JP2020061882A (ja) * 2018-10-11 2020-04-16 株式会社豊田自動織機 バッテリ昇温回路の異常検出装置
CN111223715B (zh) * 2018-11-23 2023-04-25 施耐德电气工业公司 负载开关
CN112563623A (zh) 2018-11-30 2021-03-26 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池加热系统
CN110970689B (zh) 2018-11-30 2020-12-29 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池加热系统和方法
KR20200111314A (ko) * 2019-03-18 2020-09-29 현대자동차주식회사 차량의 고전압 릴레이 시스템 및 그 진단방법
EP3936373A1 (en) * 2020-07-10 2022-01-12 Volvo Truck Corporation A control system for controlling an electric energy system of a vehicle
KR20220036134A (ko) * 2020-09-15 2022-03-22 현대자동차주식회사 연료 전지 차량
CN113454474B (zh) * 2020-10-21 2022-08-02 深圳欣锐科技股份有限公司 主负继电器工作状态检测系统和检测方法
CN112751099B (zh) * 2020-12-30 2022-03-11 广州橙行智动汽车科技有限公司 电池加热系统检测方法、装置、车辆及存储介质
CN115166508B (zh) * 2022-09-08 2022-11-22 深圳市云天数字能源有限公司 一种并网逆变器的失效检测方法和继电器失效检测装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100829307B1 (ko) * 2007-06-04 2008-05-13 현대자동차주식회사 하이브리드 전기 차량의 고전압 릴레이 고장진단 제어방법
JP4572168B2 (ja) * 2003-03-31 2010-10-27 日本電気株式会社 リレー接点の溶着の検出方法及び装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1071844A (ja) 1996-08-30 1998-03-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 自動車用給湯装置
KR100610845B1 (ko) 1999-12-30 2006-08-09 현대자동차주식회사 전기 자동차의 배터리 온도 조절기 고장진단 방법
CN2552010Y (zh) * 2002-01-30 2003-05-21 陈基山 热动电驿热感知器元件测试使用安全装置
KR100471249B1 (ko) 2002-08-23 2005-03-10 현대자동차주식회사 전기 자동차의 배터리 온도 관리방법
JP4539431B2 (ja) * 2005-05-11 2010-09-08 トヨタ自動車株式会社 電源制御装置
JP4749190B2 (ja) * 2006-03-24 2011-08-17 三洋電機株式会社 車両用の電源装置とこの電源装置のコンタクターの溶着を判別する溶着検出方法
KR20110040063A (ko) 2009-10-13 2011-04-20 현대자동차주식회사 하이브리드 차량용 배터리 프리 히팅장치 및 그 제어 방법
JP5401333B2 (ja) * 2010-01-06 2014-01-29 アズビル株式会社 回路異常検出装置および方法
JP5460455B2 (ja) * 2010-05-06 2014-04-02 キヤノン株式会社 画像形成装置
KR101156958B1 (ko) 2010-05-27 2012-06-21 주식회사 코캄 전기 자동차용 배터리 팩과, 조립체 및, 이를 이용한 온도제어 시스템
KR20110139424A (ko) 2010-06-23 2011-12-29 현대자동차주식회사 고전압 배터리 및 그의 승온 제어 방법
KR101241168B1 (ko) * 2011-10-05 2013-03-13 기아자동차주식회사 차량의 고전압배터리 시스템 릴레이 융착 검출 방법
KR101241226B1 (ko) * 2011-10-27 2013-03-13 현대자동차주식회사 친환경 차량의 메인 릴레이 모니터링장치 및 방법
JP2013206643A (ja) * 2012-03-28 2013-10-07 Hitachi Ltd 電池システムのリレー溶着検知装置、及びこれを用いた電池システム
KR20140007080A (ko) 2012-06-27 2014-01-17 현대자동차주식회사 차량용 배터리모듈의 승온장치
KR101417448B1 (ko) * 2012-12-05 2014-07-08 기아자동차주식회사 고전압 배터리용 승온시스템 단락 검출 장치 및 방법
US20150064591A1 (en) * 2013-08-29 2015-03-05 Delphi Technologies, Inc. Heater and method of operating
CN103728555A (zh) * 2013-12-20 2014-04-16 浙江三辰电器有限公司 一种低压成套开关设备的温升试验回路及其测试方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4572168B2 (ja) * 2003-03-31 2010-10-27 日本電気株式会社 リレー接点の溶着の検出方法及び装置
KR100829307B1 (ko) * 2007-06-04 2008-05-13 현대자동차주식회사 하이브리드 전기 차량의 고전압 릴레이 고장진단 제어방법

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105226757A (zh) * 2015-10-27 2016-01-06 北京新能源汽车股份有限公司 电池加热系统的故障诊断装置和方法
KR20200025762A (ko) * 2018-08-31 2020-03-10 에스케이이노베이션 주식회사 릴레이의 고장 진단 방법
KR102642100B1 (ko) * 2018-08-31 2024-03-04 에스케이온 주식회사 릴레이의 고장 진단 방법
KR20200039164A (ko) 2018-10-05 2020-04-16 한국단자공업 주식회사 고전압용 전자식 승온 릴레이 시스템
KR20200045836A (ko) * 2018-10-23 2020-05-06 현대자동차주식회사 파워 릴레이 어셈블리의 상태 판단 시스템
KR102654911B1 (ko) * 2018-10-23 2024-04-03 현대자동차주식회사 파워 릴레이 어셈블리의 상태 판단 시스템
US11513139B2 (en) 2019-01-11 2022-11-29 Lg Energy Solution, Ltd. Battery pack diagnosis apparatus
WO2021071184A1 (ko) * 2019-10-10 2021-04-15 주식회사 엘지화학 히팅 패드 제어 장치
US11919421B2 (en) 2019-10-10 2024-03-05 Lg Energy Solution, Ltd. Heating pad control apparatus
US11815556B2 (en) 2019-11-13 2023-11-14 Lg Energy Solution, Ltd. Apparatus and method for diagnosing failure of switch unit included in multi battery pack
US11923575B2 (en) 2020-12-07 2024-03-05 Hyundai Motor Company Fault diagnostic apparatus for a fuel cell electric vehicle and a method therefor
KR102311062B1 (ko) 2020-12-24 2021-10-08 주식회사 삼우에스비 지능형 전력계량 인프라 시스템의 백업 전원 공급 장치

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CN105093099B (zh) 2019-04-19
US9851388B2 (en) 2017-12-26
US20150323603A1 (en) 2015-11-12

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